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高温稀土永磁材料应用在400-500℃,甚至更高的温度环境之中,具有高的磁性能,是发展宇航和现代工业动力机器所迫切需要的材料。SmCo7型亚稳相永磁合金具有低矫顽力温度系数、高的居里温度和优异的内禀磁性能,有望成为新-代的高温永磁体。SmCo7纳米晶高能球磨粉末和快淬带具有高矫顽力和高磁能积,但难于进一步烧结致密为NdFeB那样的块状实用纳米晶磁体,因为传统SmCo粉末烧结需要1200℃左右的高温,而SmCo7相在800℃会分解。
放电等离子烧结(SPS)作为一种新型的粉末冶金技术,具有快速、低温、高压烧结的特性,是新材料研制的有力手段。本文应用SPS这一特性,在700℃、500MPa的条件下对通过快淬-高能球磨法制备的非晶粉末进行烧结,控制了非晶晶化的成相过程,成功避免SmCo7亚稳相的分解,制备得到了二元SmCo7和系列三元SmCo7-xNbx、SmCo7-xHfx、SmCo7-xFex等纳米晶磁体。
使用Rietveld方法精确分析了化合物SmCo7、SmCo6.6Nb0.4、SmCo6.8Hf0.2的晶体结构,并确定各原子的占位情况,分析了掺杂元素对磁体晶体结构和性能的影响。采用透射电子显微镜(TEM)观察了磁体的微观结构。采用物理性质测量系统(PPMS)测试磁体的磁滞回线,确定磁体的饱和磁化强度、剩磁、矫顽力等性能,并观察到纳米晶磁体的剩磁增强效应。测得SmCo6.8Nb0.2磁体有3.03T,SmCo6.8Hf0.2磁体有2.14T的高矫顽力。使用振动样品磁强计(VSM)测试磁体在不同温度下的磁滞回线,计算其矫顽力温度系数。
结果表明,SmCo6.6Nb0.4磁体的矫顽力温度系数为-0.169％/℃,SmCo6.8Hf0.2磁体的矫顽力温度系数为-0.16％/℃,说明SmCo7型磁体具有良好的高温磁性能。